[发明专利]一种磁性DNA超分子水凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种磁性DNA超分子水凝胶的制备方法及其应用。该磁性DNA水凝胶由磁性氧化石墨烯和两种DNA单体(Y型DNA单体(Y‑DNA)和连接体DNA单体(L‑DNA))组成。其中，Y‑DNA和L‑DNA通过粘性末端互补杂交形成DNA水凝胶；与此同时，DNA水凝胶裸露在外的粘性末端通过π‑π堆叠作用吸附在磁性氧化石墨烯表面形成磁性DNA超分子水凝胶。利用该方法制备的磁性DNA超分子水凝胶具有成本低廉、操作简易、易于分离、反应快速、通用性强等优点。进一步，将本方法成功应用于药物载体和三磷酸腺苷(ATP)的比色法和紫外‑可见吸收定量检测。与现有检测方法相比，该方法操作简便，成本低廉，检测结果直观，无需复杂仪器设备，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医药领域，特别涉及一种磁性DNA超分子水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

纳米材料指粒子的三维空间尺寸至少有一维处于纳米级(通常为0.1-100nm)的材料。磁性纳米材料是一类重要的纳米材料，具有以下特点：(1)材料尺寸小，可自由渗透血管；(2)能随外磁场的变化产生相应的热效应；(3)可根据使用目的功能化，增强其生物相容性及靶向性；(4)材料展现出量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应及良好的生物相容性等特殊的物理化学性质，可作为磁性载体用于药物传输等。近年来，磁性纳米材料已广泛应用于细胞磁性分离、靶向载药、肿瘤热磁疗等，在疾病诊疗等领域具有广阔的应用前景。

DNA作为编码、存储和传递遗传信息的生物大分子，控制着生物体的遗传和性状。由于其具有功能序列的可设计性和响应性等特点，可程序化组装为二维或三维结构。目前，人们已将DNA作为一种组装材料建立了DNA自组装技术，进行微纳米结构的组装和分子器件的构建。DNA水凝胶是由DNA单体通过化学或物理方法交联形成的多孔网状结构。可通过设计DNA序列及序列长度精确控制DNA水凝胶的组装过程，反应快速，且条件温和，在生物医学领域具有广阔的应用前景。

目前尚无磁性DNA超分子水凝胶的制备并将其用于药物载体和ATP检测体系构建的相关文献报道。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供了一种磁性DNA超分子水凝胶的制备方法，并将其应用于载药体系和ATP检测体系的构建。

本发明的第一个方面，提供了一种磁性DNA超分子水凝胶的制备方法。实验原理如图1所示，首先分别利用三条单链(Y1、Y2、Y3)构建Y型DNA单体(Y-DNA)、两条单链(L1、L2)构建连接体DNA单体(L-DNA)；同时，利用氧化石墨烯与氨基磁珠间发生酰胺反应，制备磁性氧化石墨烯。利用Y-DNA和L-DNA粘性末端互补杂交自组装形成DNA超分子水凝胶，基于单链DNA与磁性氧化石墨烯间的π-π堆叠作用，将DNA水凝胶通过外部裸露的粘性末端吸附在磁性氧化石墨烯表面，制备得到磁性DNA超分子水凝胶。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种磁性DNA超分子水凝胶，包括：

掺杂有磁性氧化石墨烯的DNA超分子水凝胶；

其中，所述DNA超分子水凝胶吸附在磁性氧化石墨烯表面。

磁性氧化石墨烯具有较大的比表面积，可负载大量的DNA水凝胶。将其用于载药体系，可实现较高的载药效能；将其用于ATP的检测，则显著提高检测灵敏度。

另外，利用DNA水凝胶裸露在外的粘性末端与磁性氧化石墨烯间的π-π堆叠作用形成磁性DNA超分子水凝胶，和传统的静电吸附相比，具有较强的结合力和稳定性，且克服了采用共价修饰方法合成时步骤繁琐、成本较高的缺点。

优选的，所述DNA超分子水凝胶由Y-DNA和L-DNA的粘性末端互补杂交自组装而成，其中，Y-DNA为三条DNA单链(Y1、Y2、Y3)构建的Y型DNA单体；L-DNA为两条DNA单链(L1、L2)构建的连接体DNA单体；